Hydraulik Elektrohydraulik

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1 Renate Aheimer, Eberhard Bauer, Frank Ebel, Christine Löffler Hydraulik Elektrohydraulik Grundlagen Arbeitsheft 1. Auflage Bestellnummer 55710

2 Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Produkt? Dann senden Sie eine an Autoren und Verlag freuen sich auf Ihre Rückmeldung. Bildungsverlag EINS GmbH Hansestraße 115, Köln ISBN Copyright 2013: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.

3 Inhalt 3 Vorwort 4 Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: In Betrieb Nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse 5 Aufgabe 2: Öffnen eines Härteofens 14 Aufgabe 3: Öffnen und Schließen einer Kesseltür 24 Aufgabe 4: Sortieren von Transportkisten 32 Aufgabe 5: Einstellen der Hubgeschwindigkeit einer Hebebühne 39 Aufgabe 6: Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit angleichen 48 Aufgabe 7: Absichern gegen unbeabsichtigtes Einfahren 53 Aufgabe 8: Zuführen von Pressteilen 60 Aufgabe 9: Aussortieren von Kisten 71 Aufgabe 10: Spannen von Ventilblöcken 82 Aufgabe 11: Spannen von Motorblöcken 92 Aufgabe 12: Einpressen eines Getriebelagers 100 Aufgabe 13: Öffnen und Schließen einer Härteofentür 111 Anhang Arbeits- und Sicherheitshinweise 122 Gerätesätze zur Bearbeitung der Aufgaben 124 Zuordnung von Geräten und Aufgaben 125 Lernfelder 126 Bezeichnung der Geräte 126 Datenblätter 126

4 4 Vorwort Vorwort Mit der Neuordnung der Berufsausbildung in den industriellen Metallberufen trägt der Gesetzgeber den sich zum Teil stark differenzierenden Anforderungen in den Unternehmen Rechnung. Durch allgemeinverbindliche Kernqualifikationen und berufsspezifische Fachqualifikationen soll den Unternehmen ermöglicht werden, die unterschiedlichen Gegebenheiten ihrer Branche, ihrer Produkte und ihrer Fertigungsprozesse angemessen zu berücksichtigen, ohne eine grundlegende Vergleichbarkeit der Ausbildung aus dem Auge zu verlieren. Dieses Arbeitsbuch eignet sich für die Grundausbildung in hydraulischer Steuerungstechnik und die Grundausbildung in elektrohydraulischer Steuerungstechnik. Es werden Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Hydraulik und der Elektrohydraulik vermittelt. Funktion und Einsatz hydraulischer und elektrohydraulischer Geräte werden erläutert. Zur Erstellung der Schaltzeichen in hydraulischen Schaltplänen wurde die DIN ISO herangezogen. Die Bezeichnung der Bauteile erfolgt in den hydraulischen Schaltplänen nach DIN ISO Für die elektrischen Schaltzeichen wurde die DIN EN verwendet. Der Kennzeichnung der Bauteile liegt DIN EN zugrunde. Das Arbeitsbuch beschreibt industrienahe Anwendungen jeweils mit Problemstellung, Randbedingungen und Arbeitsaufträgen. Arbeitsblätter unterstützen alle notwendigen Schritte von der Planung über die Durchführung bis zur Funktionskontrolle. Autoren und Verlag freuen sich über Anregungen, Verbesserungsvorschläge und Kritik. Denkendorf, im September 2012

5 Aufgabe 1 In Betrieb Nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse 5 Aufgabe 1: In Betrieb Nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie Bauarten, Funktion und Einsatzmöglichkeiten von Druckbegrenzungsventilen. können Sie hydraulische Steuerungen sicher in Betrieb nehmen. können Sie die Kennlinie eines Druckbegrenzungsventils aufnehmen. Problemstellung Beim Übungsbetrieb und in der industriellen Instandhaltung erfolgt eine sichere Inbetriebnahme bei kleinem Druck, der bis zum Höchstwert gesteigert wird. Dies kann mit einem Druckbegrenzungsventil oder einer Pumpenumlaufschaltung erreicht werden. Bei kleinem Druck können ohne Gefährdung, z. B. nach einem Gerätewechsel, Leckagen erkannt werden. Die Pressen-Einheit wurde für die vorgesehene Anwendung aufgebaut und soll erstmalig in Betrieb genommen werden. Lageplan Hydraulische Zweisäulenpresse

6 10 Aufgabe 1 In Betrieb Nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse Hinweis für den Unterricht Das Absperrventil 0V1 dient zur Schaltung des Pumpenumlaufs. Diese Art der Inbetriebnahme-Schaltung wird für alle weiteren Aufgaben verwendet. Voraussetzung für diese Art der Inbetriebnahme-Schaltung ist, dass das Druckbegrenzungsventil des Hydraulikaggregats kein verplombtes Sicherheitsventil ist. Der Betriebsdruck kann mit diesem Druckbegrenzungsventil eingestellt bzw. verändert werden. 5. Aufbauen der Schaltung zur Messung der Kennlinie des Druckbegrenzungsventils Ergänzen Sie den hydraulischen Schaltplan für die Messung der Kennlinie des Druckbegrenzungsventils. Ergänzen Sie unvollständige Schal tzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die fehlenden Anschlussbezeichnungen ein. Hinweis für den Unterricht Die Drücke lassen sich mit dem eingezeichneten Drosselrückschlagventil 0V2 leichter einstellen. Lassen Sie den Schaltplan gegebenenfalls ergänzen. Das Druckbegrenzungsventil befindet sich im Gerätesatz. Bei Durchströmung von Anschluss T zu Anschluss P öffnet das eingebaute Rückschlagventil. Das Druckbegrenzungsventil wird umgangen. Ein externer Bypass ist nicht notwendig.

7 Aufgabe 1 In Betrieb Nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse 13 b) Zeichnen Sie die Messwerte in das Diagramm ein. Interpretieren Sie das Ergebnis.

8 Aufgabe 2 Öffnen eines Härteofens 17 b) Nennen Sie Anwendungsmöglichkeiten eines einfachwirkenden Zylinders. 2. Beschreiben der Funktionsweise eines 3/2-Wege-Handhebelventils 3/2-Wege-Handhebelventil Schnittbild a) Beschreiben Sie die Funktion eines 3/2-Wege-Handhebelventils. b) Ergänzen Sie das Schaltzeichen des 3/2-Wege-Handhebelventils. 3/2-Wege-Handhebelventil Schaltzeichen

9 30 Aufgabe 3 Öffnen und Schließen einer Kesseltür 7. Messen von Staudruck, Fahrdruck und Fahrzeit Durchführung Bevor die Drücke und Zeiten gemessen werden, sollte die Kolbenstange mehrmals ausund eingefahren werden, damit die eventuell bei den vorangegangenen Übungen in den Kolbenstangenraum des Zylinders eingeströmte Luft wieder herausgedrückt wird. Messen Sie die erforderlichen Werte und tragen Sie diese in die Tabelle ein. Richtung Fahrdruck [MPa] Staudruck [MPa] Fahrzeit [s] Ausfahren Einfahren Hinweis für den Unterricht Für die Messung von Fahr- und Staudruck sollten Drucksensoren verwendet werden. Die Manometer sind träge, eine Verfälschung der Messwerte kann auftreten. 8. Berechnen der Aus- und Einfahrzeiten a) Berechnen Sie das Flächenverhältnis des Zylinders, die Ausfahrgeschwindigkeit und Ausfahrzeit. Für die Berechnung notwendige Kenndaten Kolbenfläche: A K = 2,0 cm 2 Kolbenringfläche: A KR = 1,2 cm 2 Hublänge: s = 200 mm Pumpenfördermenge: q = 2 l/min Flächenverhältnis

10 Aufgabe 3 Öffnen und Schließen einer Kesseltür 31 Ausfahrgeschwindigkeit Ausfahrzeit b) Berechnen Sie die Einfahrgeschwindigkeit, die Einfahrzeit und das Verhältnis der Fahrgeschwindigkeiten. Für die Berechnung notwendige Kenndaten Kolbenfläche: A K = 2,0 cm 2 Kolbenringfläche: A KR = 1,2 cm 2 Hublänge: s = 200 mm Pumpenfördermenge: q = 2 l/min Einfahrgeschwindigkeit Ausfahrzeit Verhältnis der Fahrgeschwindigkeiten Verhältnis der Fahrzeiten

11 62 Aufgabe 8 Zuführen von Pressteilen 1. Auswählen des Magnetventils für die Steuerung der Zuführvorrichtung a) Wählen Sie das geeignete Ventil zur Steuerung des Zylinders aus und begründen Sie Ihre Wahl. Magnetventile Schaltzeichen Geeignet? Begründung A P T A B P T b) Vergleichen Sie das abgebildete Schaltzeichen mit der schematischen Darstellung des 4/2-Wege-Magnetventils. Überprüfen Sie, ob Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen besteht. Besteht keine Übereinstimmung, ergänzen Sie das Schaltzeichen entsprechend.

12 Aufgabe 8 Zuführen von Pressteilen A B M1 P T T B P A 4/2-Wege-Magnetventil Schnittbild und Schaltzeichen c) Ordnen Sie den einzelnen Bauteilen des 4/2-Wege-Magnetventils die passende Bauteilbezeichnung zu. Verwenden Sie hierzu das Datenblatt des Ventils im Anhang. Bauteilnummer Bauteilbezeichnung Bauteilnummer Bauteilbezeichnung d) Erklären Sie die Funktionsweise des abgebildeten 4/2-Wege-Magnetventils.

13 88 Aufgabe 10 Spannen von Ventilblöcken Verhalten bei Ausfall der hydraulischen Energieversorgung 4. Ergänzen des hydraulischen und elektrischen Schaltplans für die Spannvorrichtung Vervollständigen Sie den hydraulischen und den elektrischen Schaltplan für die Spannvorrichtung. Ergänzen Sie fehlende und unvollständige Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie fehlende Anschlussbezeichnungen ein. 24 V S S A B 0Z1 P T 0V1 5 MPa (50 bar) Hydraulischer und elektrischer Schaltplan für die Spannvorrichtung 0V

14 Aufgabe 11 Spannen von Motorblöcken 95 0 bedeutet: Taster bzw. Grenztaster nicht betätigt bzw. Kolbenstange fährt nicht aus. 1 bedeutet: Taster bzw. Grenztaster betätigt bzw. Kolbenstange fährt aus. S1 1B1 1M1 0 (nicht betätigt) 0 (nicht betätigt) 1 (betätigt) 1 (betätigt) Funktionstabelle Logiksymbol c) Beschreiben Sie, wie die erforderliche logische Funktion im Schaltplan ausgeführt wird. 3. Darstellen des Steuerungsablaufs in GRAFCET a) Beschreiben Sie den Steuerungsablauf der Spannvorrichtung in GRAFCET. Ergänzen Sie dazu die Grafik entsprechend. Als Kennzeichnung der Aktionen verwenden Sie die Bezeichnung der in der Aktion angesteuerten Antriebe. Die Weiterschaltbedingung beschreiben Sie als Boole schen Ausdruck. 1 Startschritt 2 3 GRAFCET zur Spannvorrichtung b) Beschreiben Sie die Schritte und Transitionen.

15 Aufgabe 13 Öffnen und Schließen einer Härteofentür Auswählen eines 4/3-Wege-Magnetventils für die Steuerung der Härteofentür Information Die Tür des Härteofens soll in jeder beliebigen Position angehalten werden können. Für die Steuerung der Tür ist deshalb ein 4/3-Wege-Magnetventil erforderlich. Markieren Sie das Magnetventil, das für die Steuerung der Härteofentür eingesetzt werden kann. Begründen Sie Ihre Wahl. 4/3-Wege-Magnetventil, Mittelstellung Arbeitsleitungen entlastet 4/3-Wege-Magnetventil, Mittelstellung gesperrt 2. Auswählen eines geeigneten Näherungsschalters a) Bezeichnen Sie die abgebildeten Signalgeber. RD (1) 1 BK (4) 4 BU (3) 3